Secondo Mitali Banerjee (EPFL), coordinatrice dello studio:
“Abbiamo visto che non solo è possibile manipolare la superconduttività con il campo elettrico, ma si può indirizzare esattamente dove nasce e dove scompare, gestendo le cupole in modo unico.”
La doppia cupola: un diagramma che racconta nuovi misteri
I ricercatori hanno realizzato dispositivi con tre strati di grafene, isolati da nitruro di boro e controllati con elettrodi e gates. Sottoponendo il sistema a correnti e campi magnetici estremi (temperature di 100 millikelvin), si è osservato che la superconduttività emerge in due zone distinte: tra queste risulta fortemente soppressa, suggerendo competizione o cambiamento nel meccanismo di accoppiamento degli elettroni.
“Una cupola mostra un passaggio brusco e una memoria di risposta elettrica; l’altra invece una transizione più graduale,” spiega Banerjee.
Applicando un campo di spostamento (“displacement field”), il team ha mostrato che si può modellare la struttura delle bande elettroniche e regolare se e dove si sviluppano le cupole, aprendo così possibilità di costruire materiali quantistici “programmabili”.
Nuovi strumenti e misure: la coerenza nel superconduttore
Il gruppo di Jha et al. (Phys Rev Lett 2025) ha integrato MATTG come “link debole” in dispositivi d’interferenza quantistica, scoprendo una lunghezza di coerenza di circa 200 nm e una induttanza cinetica molto modulabile fino a 150 nH/square, dati cruciali per futuri sensori quantistici.
Un puzzle elettronico: il ruolo del supermoire
Studi teorici recenti e seminari internazionali (Banerjee, Max Planck 2024; Zhou et al., arXiv 2024) suggeriscono che l’interferenza tra molteplici reticoli moiré può creare nuovi stati elettronici, compreso un superconduttore su entrambi i lati di carica (elettroni e “buchi”).
“Il supermoire aggiunge un ulteriore grado di libertà: ora possiamo progettare la materia quantistica in modo del tutto nuovo,” dice Banerjee.
Verso dispositivi quantistici e nuovi materiali
MATTG dimostra per la prima volta che è possibile controllare la superconduttività multi-dome con un campo elettrico. Le differenze nelle due cupole riscontrate dagli esperimenti e dai calcoli Hartree-Fock puntano a diverse simmetrie di accoppiamento elettronico e nuovi paradigmi nella fisica dei materiali quantistici.
Note bibliografiche:
Banerjee M, et al. Twisted graphene reveals exotic double-dome superconductivity. EPFL News. 2025 Sep 30; [Internet]. Available from: https://news.epfl.ch/news/twisted-graphene-reveals-exotic-superconductivity/
Jha R, Endres M, Watanabe K, Taniguchi T, Banerjee M, Schönenberger C, Karnatak P. Large Tunable Kinetic Inductance in a Twisted Graphene Superconductor. Phys Rev Lett. 2025;134(21):216001. doi:10.1103/PhysRevLett.134.216001
Zhou Z, et al. Double-dome Unconventional Superconductivity in Twisted Trilayer Graphene. arXiv preprint arXiv:2404.09909. 2024.
Zhou Z, et al. Strong Correlations and Superconductivity in the Supermoire Lattice. arXiv. 2024;2509.24670v1.
Banerjee M. Unconventional superconductivity in twisted magic angle trilayer graphene. Max Planck Physics Seminar, Nov 2024.
